(57)【要約】【課題】印刷品質及び信頼性を向上した液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供する。【解決手段】リザーバ形成基板３０の流路形成基板１０とは反対側上には、リザーバ部３１と連通する液体導入口４４が設けられた液体導入口形成板４０が形成され、前記液体導入口形成板４０側のリザーバ部３１の少なくとも開口部近傍にリザーバ部３１の側壁から当該開口部内方の途中までせり出すように突出した突部３３を設ける。【選択図】図２
2010105409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して前記圧力発生室に対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合され且つ前記圧力発生室の長手方向一端部に連通して液体を供給するリザーバの一部を構成する厚さ方向に貫通したリザーバ部の設けられたリザーバ形成基板とを具備する液体噴射ヘッドであって、
前記リザーバ形成基板の前記流路形成基板とは反対側上には、前記リザーバ部の開口に連通する液体導入口が設けられた液体導入口形成板が形成され、前記液体導入口形成板側の前記リザーバ部の少なくとも開口部近傍に、当該リザーバ部の側壁から当該開口部内方の途中までせり出すように突出した突部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
請求項１において、前記リザーバ形成基板の前記リザーバ部の開口部近傍に形成された前記突部が、前記圧力発生室の列方向全体に亘って設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項３】
請求項１において、前記リザーバ形成基板の前記リザーバ部の開口部近傍に形成された前記突部が、前記圧力発生室の列方向に対応する領域の両端部のみに設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記突部が、当該リザーバ部の厚さ方向の前記開口部側のみに設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項５】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記突部が、前記リザーバ部の厚さ方向に亘って設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかにおいて、前記リザーバ形成基板が単結晶シリコンからなると共に、前記リザーバ部及び前記突部が両面からエッチングされて形成されたものであることを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかの液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置。
【請求項８】
液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して前記圧力発生室に対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合され且つ前記圧力発生室の長手方向一端部に連通して液体を供給するリザーバの一部を構成する厚さ方向に貫通したリザーバ部の設けられたリザーバ形成基板と、当該リザーバ形成基板の前記流路形成基板とは反対側上に形成されて、前記リザーバ部に液体を供給する液体導入口が設けられた液体導入口形成板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、
前記リザーバ形成基板の両面にマスク膜を形成すると共に、両面の前記マスク膜のそれぞれに、当該リザーバ部の厚さ方向に相対向する縁部の位置が一部異なる開口部を形成し、前記リザーバ形成基板の両面から前記マスク膜を介してエッチングすることにより、前記リザーバ部を形成すると共に前記液体導入口形成板側の前記リザーバ部の少なくとも開口近傍に当該リザーバ部の側壁から当該開口部内方の途中までせり出すように突出した突部を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被噴射液を吐出する液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置に関し、特にインク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を介して圧電素子を設けて、圧電素子の変位によりインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッド及びその製造方法並びにインクジェット式記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インク滴を吐出するノズル開口と連通する圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させて圧力発生室のインクを加圧してノズル開口からインク滴を吐出させるインクジェット式記録ヘッドが実用化されている。このようなインクジェット式記録ヘッドとしては、例えば、ノズル開口に連通する複数の圧力発生室が設けられた流路形成基板と、各圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、圧力発生室の共通の液体室であるリザーバの少なくとも一部を構成するリザーバ部が設けられたリザーバ形成基板と、流路形成基板の他方面側に接合されたノズル開口を有するノズルプレートとからなる構成のものが知られている。また、リザーバ形成基板の圧電素子に対向する領域には、圧電素子の運動を阻害しない程度の空間を確保した状態で、その空間を密封可能な圧電素子保持部が設けられている。そして、各圧力発生室の長手方向一端部側には、リザーバ内のインクを各圧力発生室に供給するためのインク供給路が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、リザーバ形成基板に設けられたリザーバ部の開口部には、リザーバ部の開口部を塞ぐと共にリザーバ部にインクを供給するインク導入口が設けられた液体導入口形成板としてコンプライアンス基板が接合されており、インクに残留した気泡がリザーバ部に入ると、リザーバ部の圧力発生室の列方向に延びる圧力発生室側の側壁とコンプライアンス基板とで画成される隅部に気泡が溜まりやすく、特に、隅部の圧力発生室の列方向両端部の角部に気泡が溜まりやすい。このリザーバ部に溜まった気泡が、印刷中にインクと共にノズル開口から吐出されると、インク吐出不良が発生してしまい印刷品質が劣化してしまうという問題がある。なお、このような問題は、インクを吐出するインクジェット式記録ヘッドだけではなく、勿論、インク以外を吐出する他の液体噴射ヘッドにおいても、同様に存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９６６１６号公報（段落［０１００］、第１図及び第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑み、印刷品質及び信頼性を向上した液体噴射ヘッド及びその製造方法並びに液体噴射装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して前記圧力発生室に対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合され且つ前記圧力発生室の長手方向一端部に連通して液体を供給するリザーバの一部を構成する厚さ方向に貫通したリザーバ部の設けられたリザーバ形成基板とを具備する液体噴射ヘッドであって、前記リザーバ形成基板の前記流路形成基板とは反対側上には、前記リザーバ部の開口に連通する液体導入口が設けられた液体導入口形成板が形成され、前記液体導入口形成板側の前記リザーバ部の少なくとも開口部近傍に、当該リザーバ部の側壁から当該開口部内方の途中までせり出すように突出した突部が設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第１の態様では、リザーバ部の最も気泡が滞留する領域に突部を設けることによって、液体供給口から液体を取り込んだ際に、液体に含有する気泡がリザーバ部内に滞留することがない。
【０００７】
本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記リザーバ形成基板の前記リザーバ部の開口部近傍に形成された前記突部が、前記圧力発生室の列方向全体に亘って設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第２の態様では、リザーバ部に突部を容易に且つ高精度に形成することができ、また、気泡の滞留を防止することができる。
【０００８】
本発明の第３の態様は、第１の態様において、前記リザーバ形成基板の前記リザーバ部の開口部近傍に形成された前記突部が、前記圧力発生室の列方向に対応する領域の両端部のみに設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第３の態様では、突部が圧力発生室の列方向に対応する領域のみに設けられているので、気泡が滞留し易い箇所のリザーバ形成基板の形状を最小限の範囲で変えればよい。
【０００９】
本発明の第４の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記突部が、当該リザーバ部の厚さ方向の前記開口部側のみに設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第４の態様では、リザーバ部の最も気泡が滞留する領域に突部を容易に且つ高精度に形成することができる。
【００１０】
本発明の第５の態様は、第１〜３の何れかの態様において、前記突部が、前記リザーバ部の厚さ方向に亘って設けられていることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第５の態様では、突部によってリザーバ部内に気泡が滞留するのを確実に防止できる。
【００１１】
本発明の第６の態様は、第１〜５の何れかの態様において、前記リザーバ形成基板が単結晶シリコンからなると共に、前記リザーバ部及び前記突部が両面からエッチングされて形成されたものであることを特徴とする液体噴射ヘッドにある。
かかる第６の態様では、リザーバ部及び突部を同時に且つ高精度に形成することができる。
【００１２】
本発明の第７の態様は、第１〜６の何れかの態様の液体噴射ヘッドを具備することを特徴とする液体噴射装置にある。
かかる第７の態様では、液体吐出特性が実質的に安定し且つ信頼性を向上した液体噴射装置を実現することができる。
【００１３】
本発明の第８の態様は、液滴を吐出するノズル開口に連通する圧力発生室が画成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して前記圧力発生室に対応する領域に設けられて前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合され且つ前記圧力発生室の長手方向一端部に連通して液体を供給するリザーバの一部を構成する厚さ方向に貫通したリザーバ部の設けられたリザーバ形成基板と、当該リザーバ形成基板の前記流路形成基板とは反対側上に形成されて、前記リザーバ部に液体を供給する液体導入口が設けられた液体導入口形成板とを具備する液体噴射ヘッドの製造方法であって、前記リザーバ形成基板の両面にマスク膜を形成すると共に、両面の前記マスク膜のそれぞれに、当該リザーバ部の厚さ方向に相対向する縁部の位置が一部異なる開口部を形成し、前記リザーバ形成基板の両面から前記マスク膜を介してエッチングすることにより、前記リザーバ部を形成すると共に前記液体導入口形成板側の前記リザーバ部の少なくとも開口近傍に当該リザーバ部の側壁から当該開口部内方の途中までせり出すように突出した突部を形成することを特徴とする液体噴射ヘッドの製造方法にある。
かかる第８の態様では、突部を形成する工程を増やすことなく、リザーバ部と突部とを同時に且つ高精度に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態１に係る記録ヘッドの概略を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図３】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態１に係るリザーバ形成基板の底面図である。
【図７】実施形態１に係る記録ヘッドの製造工程を示す断面図である。
【図８】実施形態２に係る記録ヘッドの平面図及び断面図である。
【図９】一実施形態に係るインクジェット式記録装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るインクジェット式記録ヘッドを示す分解斜視図であり、図２は、図１の平面図及びそのＡ−Ａ′断面図である。図示するように、流路形成基板１０は、本実施形態では、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなり、その一方面には予め熱酸化により形成した二酸化シリコンからなる、厚さ１〜２μｍの弾性膜５０が形成されている。
【００１６】
この流路形成基板１０には、その他方面側から保護膜５１をマスクとして異方性エッチングすることにより、複数の隔壁１１によって区画された圧力発生室１２が形成されている。また、各列の圧力発生室１２の長手方向外側には、後述する接合基板となるリザーバ形成基板３０に設けられるリザーバ部３１に連通し、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成する連通部１３が形成されている。また、連通部１３はインク供給路１４を介して各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれ連通されている。
【００１７】
インク供給路１４は、圧力発生室１２の長手方向一端部側に連通し且つ圧力発生室１２より小さい断面積を有する。例えば、本実施形態では、インク供給路１４は、リザーバ１００と各圧力発生室１２との間の圧力発生室１２側の流路を幅方向に絞ることで、圧力発生室１２の幅より小さい幅で形成されている。なお、このように、本実施形態では、流路の幅を片側から絞ることでインク供給路１４を形成したが、流路の幅を両側から絞ることでインク供給路を形成してもよい。
【００１８】
ここで、異方性エッチングは、シリコン単結晶基板のエッチングレートの違いを利用して行われる。例えば、本実施形態では、シリコン単結晶基板をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、（１１０）面のエッチングレートと比較して（１１１）面のエッチングレートが約１／１８０であるという性質を利用して行われる。かかる異方性エッチングにより、二つの第１の（１１１）面と斜めの二つの第２の（１１１）面とで形成される平行四辺形状の深さ加工を基本として精密加工を行うことができ、圧力発生室１２を高密度に配列することができる。
本実施形態では、各圧力発生室１２の長辺を第１の（１１１）面で、短辺を第２の（１１１）面で形成している。この圧力発生室１２は、流路形成基板１０をほぼ貫通して弾性膜５０に達するまでエッチングすることにより形成されている。ここで、弾性膜５０は、シリコン単結晶基板をエッチングするアルカリ溶液に侵される量がきわめて小さい。
【００１９】
このような流路形成基板１０の厚さは、圧力発生室１２を配列密度に合わせて最適な厚さを選択すればよく、圧力発生室１２の配列密度が、例えば、１インチ当たり１８０個（１８０ｄｐｉ）程度であれば、流路形成基板１０の厚さは、２２０μｍ程度であればよいが、例えば、２００ｄｐｉ以上と比較的高密度に配列する場合には、流路形成基板１０の厚さは１００μｍ以下と比較的薄くするのが好ましい。これは、隣接する圧力発生室１２間の隔壁の剛性を保ちつつ、配列密度を高くできるからである。本実施形態では、詳しくは後述するが、流路形成基板１０の厚さを７０μｍとした。
【００２０】
また、流路形成基板１０の開口面側には、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側で連通するノズル開口２１が穿設されたノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルム等を介して固着されている。なお、ノズルプレート２０は、厚さが例えば、０．０５〜１ｍｍで、線膨張係数が３００℃以下で、例えば２．５〜４．５［×１０-6／℃］であるガラスセラミックス、シリコン単結晶基板又は不錆鋼などからなる。ノズルプレート２０は、一方の面で流路形成基板１０の一面を全面的に覆い、流路形成基板１０であるシリコン単結晶基板を衝撃や外力から保護する補強板の役目も果たす。また、ノズルプレート２０は、流路形成基板１０と熱膨張係数が略同一の材料で形成するようにしてもよい。この場合には、流路形成基板１０とノズルプレート２０との熱による変形が略同一となるため、熱硬化性の接着剤等を用いて容易に接合することができる。
【００２１】
ここで、インク滴吐出圧力をインクに与える圧力発生室１２の大きさと、インク滴を吐出するノズル開口２１の大きさとは、吐出するインク滴の量、吐出スピード、吐出周波数に応じて最適化される。例えば、１インチ当たり３６０個のインク滴を記録する場合、ノズル開口２１は数十μｍの直径で精度よく形成する必要がある。
【００２２】
一方、流路形成基板１０の開口面とは反対側には、厚さが例えば、約１．０μｍの弾性膜５０の上に、厚さが例えば、約０．４μｍの絶縁膜５５を介して、厚さが例えば、約０．２μｍの下電極膜６０と、厚さが例えば、約１．０μｍの圧電体層７０と、厚さが例えば、約０．０５μｍの上電極膜８０とが、後述するプロセスで積層形成されて、圧電素子３００を構成している。ここで、圧電素子３００は、下電極膜６０、圧電体層７０、及び上電極膜８０を含む部分をいう。一般的には、圧電素子３００の何れか一方の電極を共通電極とし、他方の電極及び圧電体層７０を各圧力発生室１２毎にパターニングして構成する。そして、ここではパターニングされた何れか一方の電極及び圧電体層７０から構成され、両電極への電圧の印加により圧電歪みが生じる部分を圧電体能動部という。本実施形態では、下電極膜６０は圧電素子３００の共通電極とし、上電極膜８０を圧電素子３００の個別電極としているが、駆動回路や配線の都合でこれを逆にしても支障はない。何れの場合においても、各圧力発生室毎に圧電体能動部が形成されていることになる。また、ここでは、圧電素子３００と当該圧電素子３００の駆動により変位が生じる振動板とを合わせて圧電アクチュエータと称する。なお、上述した例では、圧電素子３００の下電極膜６０、弾性膜５０及び絶縁膜５５が振動板として作用する。また、圧電素子３００の上電極膜８０の長手方向一端部近傍から流路形成基板１０の圧力発生室１２の端部近傍まで、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０が延設されている。そして、このリード電極９０は、流路形成基板１０の端部近傍で図示しない駆動ＩＣと電気的に接続されている。
【００２３】
このような圧電素子３００が形成された流路形成基板１０上、すなわち、下電極膜６０上、絶縁膜５５上及びリード電極９０上には、リザーバ１００の少なくとも一部を構成するリザーバ部３１を有するリザーバ形成基板３０が接着剤を介して接合されている。このリザーバ部３１は、本実施形態では、リザーバ形成基板３０を厚さ方向に貫通して圧力発生室１２の幅方向に亘って形成されており、上述のように流路形成基板１０の連通部１３と連通されて各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバ１００を構成している。
【００２４】
また、リザーバ部３１の流路形成基板１０とは反対側には、詳しくは後述するリザーバ部３１の開口部を塞ぐと共にリザーバ部３１にインクを供給するインク導入口４４が設けられた液体導入口形成板としてコンプライアンス基板４０が接合されている。そして、リザーバ部３１の最も気泡が溜まりやすい領域、本実施形態では、コンプライアンス基板４０とリザーバ部３１の圧力発生室１２の列方向に延びる圧力発生室１２側の側壁とで画成される隅部の圧力発生室１２の列方向に亘って全体に、リザーバ部３１の側壁からリザーバ部３１の開口部内方の途中まで庇状にせり出すように突出した突部３３が設けられている。この突部３３によってリザーバ部３１内に気泡が滞留するのを確実に防止している。この突部３３は、本実施形態では、圧力発生室１２の長手方向の断面が三角形状となる三角柱形状を有し、リザーバ部３１の側壁の開口部側にのみ設けられている。
【００２５】
また、リザーバ形成基板３０の圧電素子３００に対向する領域には、圧電素子３００の運動を阻害しない程度の空間を有する圧電素子保持部３２が設けられている。このようなリザーバ形成基板３０としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等を挙げることができるが、流路形成基板１０の熱膨張率と略同一の材料を用いることがより好ましく、本実施形態では、流路形成基板１０と同一材料で厚さが約４００μｍのシリコン単結晶基板を用いて形成した。また、詳しくは後述するが、リザーバ部３１及び突部３３は、本実施形態では、シリコン単結晶基板からなるリザーバ形成基板３０を両面からエッチングすることにより形成されている。
【００２６】
このようなリザーバ形成基板３０上には、リザーバ部３１の開口部を塞ぐと共にリザーバ部３１にインクを供給するインク導入口４４の設けられた液体導入口形成板としてコンプライアンス基板４０が接合されている。コンプライアンス基板４０は、封止膜４１及び固定板４２とからなる。ここで、封止膜４１は、剛性が低く可撓性を有する材料（例えば、厚さが６μｍポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム）からなり、この封止膜４１によってリザーバ部３１の一方面が封止されている。また、固定板４２は、金属等の硬質の材料（例えば、厚さが３０μｍのステンレス鋼（ＳＵＳ）等）で形成される。この固定板４２のリザーバ１００に対向する領域は、厚さ方向に完全に除去された開口部４３となっているため、リザーバ１００の一方面は可撓性を有する封止膜４１のみで封止されている。
【００２７】
また、コンプライアンス基板４０のリザーバ部３１に相対向する領域には、リザーバ１００にインクを供給するためのインク導入口４４が形成されている。このインク導入口４４は、圧力発生室１２側とは突部３３を挟んだ反対側に設けられている。このような本実施形態のインクジェット式記録ヘッドでは、図示しない外部インク供給手段と接続したインク導入口４４からインクを取り込み、リザーバ１００からノズル開口２１に至るまで内部をインクで満たした後、駆動回路からの記録信号に従い、圧力発生室１２に対応するそれぞれの下電極膜６０と上電極膜８０との間に電圧を印加し、弾性膜５０、絶縁膜５５、下電極膜６０及び圧電体層７０をたわみ変形させることにより、各圧力発生室１２内の圧力が高まりノズル開口２１からインク滴が吐出する。
【００２８】
このように、リザーバ部３１内の最も気泡が滞留する領域に突部３３を設けることによって、インク導入口４４からインクを取り込んだ際に、インクに含有した気泡がリザーバ部３１内に滞留することがなく、リザーバ部３１内に溜まった気泡が印刷中にノズル開口２１からインクと共に吐出されず、印刷品質及び信頼性を向上することができる。また、本実施形態では、リザーバ部３１の角部のみに突部３３を設けるようにしたため、突部３３によりコンプライアンス基板４０の弾性変形を規制することがなく、コンプライアンス基板４０によるコンプライアンスを確保することができる。
【００２９】
以上説明した本実施形態のインクジェット式記録ヘッドの製造方法について図３〜図８を参照して詳細に説明する。なお、図３〜図５及び図７は、インクジェット式記録ヘッドの製造方法を示す断面図である。まず、図３（ａ）に示すように、流路形成基板１０となるシリコン単結晶基板を約１１００℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコンからなる弾性膜５０を形成する。このとき、一方面には、弾性膜５０が形成され他方面には、後の工程でマスクパターンとして用いられる保護膜５１が形成される。次に、図３（ｂ）に示すように、この弾性膜５０上に酸化ジルコニウム等からなる絶縁膜５５を形成する。
【００３０】
次に、図３（ｃ）に示すように、例えば、白金とイリジウムとからなる下電極膜６０を絶縁膜５５の全面に形成後、所定形状にパターニングする。次に、図３（ｄ）に示すように、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなる圧電体層７０と、例えば、イリジウムからなる上電極膜８０とを順次積層し、これらを同時にパターニングして圧電素子３００を形成する。次に、図３（ｅ）に示すように、リード電極９０を形成する。具体的には、例えば、金（Ａｕ）等からなるリード電極９０を流路形成基板１０の全面に亘って形成すると共に、各圧電素子３００毎にパターニングする。以上が膜形成プロセスである。
【００３１】
次に、流路形成基板１０に接合されるリザーバ形成基板３０の製造方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、リザーバ形成基板３０となるシリコン単結晶基板を約１１００℃の拡散炉で熱酸化して二酸化シリコン層を形成し、両面に設けられた二酸化シリコン層をそれぞれパターニングすることによって、両面のそれぞれに開口部３４ａ、３５ａを有するマスク膜３４、３５を形成する。マスク膜３５の開口部３５ａは、リザーバ部３１の流路形成基板１０側の開口と同じ大きさとなるように形成し、マスク膜３４の開口部３４ａは、圧力発生室１２の列方向に延びる開口縁部の圧力発生室１２側を開口部３５ａの開口縁部よりも内側となるようにずらし、その他の開口縁部は、開口部３５ａと相対向する位置が同一となるように形成する。
【００３２】
次に、図４（ｂ）〜図５（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板３０の両面からマスク膜３４、３５を介してアルカリ溶液による異方性エッチングを行うことにより、リザーバ形成基板３０にリザーバ部３１と突部３３とを形成する。詳しくは、シリコン単結晶基板からなるリザーバ形成基板３０をＫＯＨ等のアルカリ溶液に浸漬すると、図４（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板３０の両面の開口部３４ａ、３５ａから徐々に侵食されて（１１０）面に垂直な第１の（１１１）面と、この第１の（１１１）面と約７０度の角度をなし且つ上記（１１０）面と約３５度の角度をなす第２の（１１１）面とが出現し、リザーバ形成基板３０の両面に第１の（１１１）面と第２の（１１１）面とで画成された凹部３６が形成される。そして、エッチングを続けると、図４（ｃ）に示すように、両面の凹部３６の底面が互いに連通し、第２の（１１１）面によって断面が三角形状に突出した側壁が形成される。さらに、エッチングを続けると、図５（ａ）に示すように、リザーバ形成基板３０の両面側に表面に対して垂直な面が徐々に出現する。そして、最終的には、図５（ｂ）に示すように、リザーバ形成基板３０の厚さ方向で相対向する開口縁部の位置が同一の側壁は、表面に対して垂直となる。また、リザーバ形成基板３０の厚さ方向で相対向する開口縁部の位置が異なる側壁は、マスク膜３５側に表面に対して垂直な面と、マスク膜３４側に傾斜した面となる。これにより、リザーバ部３１と突部３３とが形成される。
なお、実際には、マスク膜３４、３５のそれぞれの開口部３４ａ、３５ａは、リザーバ部３１として、圧力発生室１２の列方向に向かって垂直な側壁が形成されるように、図６に示すように、マスクパターンを所定の傾斜角度で櫛刃状に形成している。
【００３３】
このように、リザーバ形成基板３０にリザーバ部３１を形成するために両面からエッチングする際に用いられるマスク膜３４の開口部３４ａの圧力発生室１２の列方向に延びる圧力発生室１２側の開口縁部をマスク膜３５の開口部３５ａよりも内側にずらすことで、リザーバ部３１を形成する際に、突部３３を同時に形成することができる。これにより、突部３３を別途形成する工程が不要となり、製造工程を煩雑にすることなく突部３３を容易に且つ高精度に形成することができる。
【００３４】
なお、このようなリザーバ部３１及び突部３３の形成は、リザーバ形成基板３０に圧電素子保持部３２を形成する前に行ってもよく、圧電素子保持部３２を形成後に行うようにしてもよい。例えば、圧電素子保持部３２を形成後にリザーバ部３１及び突部３３を形成する場合は、圧電素子保持部３２の内面にリザーバ部３１及び突部３３を形成する際に同時にエッチングされないように保護膜等を形成しておく必要がある。また、同様に、圧電素子保持部３２をリザーバ部３１及び突部３３を形成した後に形成する場合には、リザーバ部３１及び突部３３の内面に保護膜等を形成しておく必要がある。なお、圧電素子保持部３２は、エッチング時間の調整により形成することができる（ハーフエッチング）。
【００３５】
次に、図７（ａ）に示すように、流路形成基板１０の圧電素子３００側にリザーバ部３１、圧電素子保持部３２及び突部３３の形成されたリザーバ形成基板３０を接合する。流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とを、本実施形態では、例えば、熱硬化型のエポキシ系接着剤で接着した。なお、流路形成基板１０とリザーバ形成基板３０とは、接着剤を介した接着に限定されず、例えば、接着面のそれぞれに金（Ａｕ）からなる膜を形成し、両者を金−金接合してもよく、陽極接合により接合するようにしてもよい。
【００３６】
次に、図７（ｂ）に示すように、前述したアルカリ溶液によるシリコン単結晶基板の異方性エッチングを行い、圧力発生室１２、連通部１３及びインク供給路１４等を形成する。なお、実際には、上述した一連の膜形成及び異方性エッチングによって一枚のシリコンウェハ上に多数のチップを同時に形成し、上記プロセス終了後、上述したノズルプレート２０及びコンプライアンス基板４０を接着して一体化し、その後、図１に示すような一つのチップサイズの流路形成基板１０毎に分割することによってインクジェット式記録ヘッドとする。
【００３７】
（実施形態２）
図８は、実施形態２に係るインクジェット式記録ヘッドの平面図及びそのＢ−Ｂ′断面図である。図示するように、本実施形態のリザーバ形成基板３０Ａには、コンプライアンス基板４０とリザーバ部３１Ａの圧力発生室１２の列方向に延びる圧力発生室１２側の側壁とで画成される隅部の圧力発生室１２の列方向両端部の角部に、庇状にせり出すように突出した突部３３Ａが設けられている。
【００３８】
このように、気泡が最も滞留し易い箇所のみに気泡滞留を防止するための庇状の突部３３Ａを形成したため、突部３３Ａの形成領域がコンプライアンス領域に占める割合を最小限に抑えることができ、コンプライアンスを十分に確保しつつ、気泡の滞留を防止することができる。なお、このような突部３３Ａもリザーバ部３１Ａを形成する際のマスク膜の開口部３４ａ、３５ｂの位置をずらすことで、リザーバ部３１Ａと同時に突部３３Ａを容易に且つ高精度に形成することができる。
【００３９】
（他の実施形態）
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明の基本的構成は上述したものに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態１及び２では、突部３３、３３Ａをリザーバ部３１、３１Ａの側壁のコンプライアンス基板４０の接合された開口部側に設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、突部をリザーバ部の厚さ方向に亘って設けるようにしてもよい。
また、例えば、上述の実施形態では、成膜及びリソグラフィプロセスを応用して製造される薄膜型のインクジェット式記録ヘッドを例にしたが、勿論これに限定されるものではなく、例えば、グリーンシートを貼付する等の方法により形成される厚膜型のインクジェット式記録ヘッド等にも本発明を採用することができる。
【００４０】
また、これら各実施形態のインクジェット式記録ヘッドは、インクカートリッジ等と連通するインク流路を具備する記録ヘッドユニットの一部を構成して、インクジェット式記録装置に搭載される。図９は、そのインクジェット式記録装置の一例を示す概略図である。図９に示すように、インクジェット式記録ヘッドを有する記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、インク供給手段を構成するカートリッジ２Ａ及び２Ｂが着脱可能に設けられ、この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３は、装置本体４に取り付けられたキャリッジ軸５に軸方向移動自在に設けられている。この記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂは、例えば、それぞれブラックインク組成物及びカラーインク組成物を吐出するものとしている。
【００４１】
そして、駆動モータ６の駆動力が図示しない複数の歯車およびタイミングベルト７を介してキャリッジ３に伝達されることで、記録ヘッドユニット１Ａ及び１Ｂを搭載したキャリッジ３はキャリッジ軸５に沿って移動される。一方、装置本体４にはキャリッジ軸５に沿ってプラテン８が設けられており、図示しない給紙ローラなどにより給紙された紙等の記録媒体である記録シートＳがプラテン８上を搬送されるようになっている。
【００４２】
なお、液体噴射ヘッドとしてインクを吐出するインクジェット式記録ヘッド及びインクジェット式記録装置を一例として説明したが、本発明は、広く液体噴射ヘッド及び液体噴射装置全般を対象としたものである。液体噴射ヘッドとしては、例えば、プリンタ等の画像記録装置に用いられる記録ヘッド、液晶ディスプレー等のカラーフィルタの製造に用いられる色材噴射ヘッド、有機ＥＬディスプレー、ＦＥＤ（面発光ディスプレー）等の電極形成に用いられる電極材料噴射ヘッド、バイオｃｈｉｐ製造に用いられる生体有機物噴射ヘッド等を挙げることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  流路形成基板、１２  圧力発生室、２０  ノズルプレート、２１  ノズル開口、３０，３０Ａ  リザーバ形成基板、３１，３１Ａ  リザーバ部、３２  圧電素子保持部、３３，３３Ａ  突部、４０  コンプライアンス基板、６０  下電極膜、７０  圧電体層、８０  上電極膜、９０  引き出し電極、１００  リザーバ、３００  圧電素子。
【図１】
2010105409.tif 000003
【図２】
2010105409.tif 000004
【図３】
2010105409.tif 000005
【図４】
2010105409.tif 000006
【図５】
2010105409.tif 000007
【図６】
2010105409.tif 000008
【図７】
2010105409.tif 000009
【図８】
2010105409.tif 000010
【図９】
2010105409.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年2月26日(2010.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設して画成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して複数の前記圧力発生室に対応する領域に設けられて複数の前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合され且つ複数の前記圧力発生室の長手方向一端部に連通して液体を供給するリザーバの一部を構成する厚さ方向に貫通したリザーバ部の設けられたリザーバ形成基板とを具備する液体噴射ヘッドであって、
前記リザーバ形成基板の前記流路形成基板とは反対側上には、前記リザーバ部に対向する領域が厚さ方向に完全に除去された開口部が形成された固定板と、この固定板の下に設けられ前記リザーバ部の一方面を封止すると共に可撓性を有する材料で形成された封止膜と、前記固定板及び前記封止膜を厚さ方向に貫通し前記リザーバ部の開口に連通する液体導入口を備えた液体導入口形成板が形成され、
前記リザーバ部における複数の前記圧力発生室の並設方向に延びる前記圧力発生室側の壁と前記液体導入口形成板とで画成される領域に、
複数の前記圧力発生室の並設方向に対応する領域に、
前記圧力発生室側の壁から前記開口部の中に入り込むような向きでせり出すように突出して前記封止膜の底面と接する突部が設けられたことを特徴とする液体噴射ヘッド。
【請求項２】
液滴を吐出するノズル開口に連通する複数の圧力発生室が並設して画成された流路形成基板と、該流路形成基板の一方面側に振動板を介して複数の前記圧力発生室に対応する領域に設けられて複数の前記圧力発生室内に圧力変化を生じさせる圧電素子と、前記流路形成基板の前記圧電素子側に接合され且つ複数の前記圧力発生室の長手方向一端部に連通して液体を供給するリザーバの一部を構成する厚さ方向に貫通したリザーバ部の設けられたリザーバ形成基板とを具備する液体噴射ヘッドであって、
前記リザーバ形成基板の前記流路形成基板とは反対側上には、前記リザーバ部に対向する領域が厚さ方向に完全に除去された開口部が形成された固定板と、この固定板の下に設けられ前記リザーバ部の一方面を封止すると共に可撓性を有する材料で形成された封止膜と、前記固定板及び前記封止膜を厚さ方向に貫通し前記リザーバ部の開口に連通する液体導入口を備えた液体導入口形成板が形成され、
前記リザーバ部における複数の前記圧力発生室の並設方向に延びる前記圧力発生室側の壁と前記液体導入口形成板とで画成される領域に、
複数の前記圧力発生室の並設方向に対応する領域の少なくとも一部に、
前記圧力発生室側の壁から前記開口部の中に入り込むような向きでせり出すように突出して前記封止膜の底面と接する突部が設けられたことを特徴とする液体噴射ヘッド。